1.2 Порядок выполнения работы

1 Для заданного химического состава металла шва рассчитать С_экв (табл. 1.1).

2 Для заданных параметров режима сварки рассчитать скорость ох-лаждения (табл. 1.2).

3 Определить уравнение прямой.

4 Рассчитать количество феррита.

5 Рассчитать количество волокнистой составляющей в металле шва.

Таблица 1.1 - Химический состав металла шва

Вариант	Содержание легирующих элементов, %
	С	Мn	Si	Cr	Ni	Сu	P	S
1	0,15	0,5	0,6	0,9	0,5	-	0,01	0,01
2	0,10	1,5	0,9	1,0	1,0	0,4	0,02	0,02
3	0,18	0,6	0,3	0,7	0,2	0,2	0,01	0,02
4	0,11	0,8	0,8	0,6	0,9	0,1	0,01	0,01
5	0,12	1,2	1,0	0,3	0,2	0,2	0,03	0,04
6	0,13	1,1	0,9	0,5	0,6	0,4	0,06	0,06
7	0,14	0,3	0,1	0,3	0,5	0,3	0,02	0,02
8	0,18	1,7	1,0	1,0	1,2	0,5	0,06	0,04
9	0,17	1,5	0,4	0,7	1,3	0,3	0,02	0,03
10	0,16	0,4	0,3	0,5	0,6	0,2	0,01	0,02
11	0,16	0,6	0,7	1,0	0,6	–	0,01	0,01
12	0,11	1,6	1,0	1,1	1,1	0,5	0,02	0,02
13	0,17	0,5	0,3	0,8	0,3	0,3	0,01	0,02
14	0,12	0,9	0,9	0,7	0,8	0,2	0,01	0,01
15	0,13	1,3	1,1	0,3	0,3	0,2	0,03	0,04
16	0,12	0,7	0,8	0,6	0,7	0,4	0,03	0,04
17	0,18	0,8	0,4	0,8	0,4	0,3	0,01	0,03
18	0,11	0,9	0,9	0,7	1,0	0,2	0,01	0,02
19	0,17	1,3	0,3	0,6	1,2	0,4	0,03	0,04
20	0,15	0,7	0,5	1,1	0,7	0,2	0,01	0,01
21	0,14	0,5	0,3	0,5	0,7	0,4	0,03	0,04

Таблица 1.2 - Режимы сварки

Вариант	Iсв,  А	Uд, В	Vcb,  м/ч	металла, мм	Время охлаждения, с
1	2	3	4	5	6
1	300	28	16	12	20
2	320	28	16	20	10
3	350	29	30	10	15
4	300	30	15	22	18
5	380	30	26	16	19
6	450	32	36	16	21
7	400	31	26	18	23
Продолжение таблицы1.2
1	2	3	4	5	6
8	420	32	27	16	25
9	430	30	32	20	27
10	440	32	34	18	29
11	500	30	40	18	32
12	550	28	30	16	35
13	400	30	30	18	23
14	500	32	25	18	28
15	450	30	20	16	30
16	300	28	16	12	18
17	350	29	30	10	23
18	400	31	26	18	21
19	430	30	32	20	29
20	300	30	15	22	20
21	320	28	16	20	10

1.3 Содержание отчета

Отчет должен содержать: цель работы, краткие теоретические сведения, все расчетные формулы в общем виде и в цифровом обозначении, результаты расчета по ним, график зависимости С_э от скорости охлажде –

ния ω, выводы.

14 Вопросы для самопроверки

1 Состав и свойства низкоуглеродистых сталей.

2 Состав и свойства низколегированных сталей.

3 От каких составляющих зависит структура металла шва и околошовной зоны?

4 От чего зависит доля волокнистой составляющей в изломе металла шва?

5 На какой показатель металла шва влияет волокнистая составляющая?

Практическая работа 2

Цель работы – определение структурного состояния и механических свойств металла, зоны термического влияния расчетными методами.

2.1 Краткие теоретические сведения

Свойства и работоспособность сварного соединения зависит в значительной мере от размеров и структурного состояния зоны термического влияния (ЗТВ). При этом наибольшую опасность с точки зрения эксплуатационной надежности сварного соединения представляет участок ЗТВ, прилегающий непосредственно к шву – околошовный участок ЗТВ. Применительно к низколегированным сталям для определения структуры околошовного участка ЗТВ может быть использована диаграмма (рис.2.1).

Рисунок 2.1 - Диаграмма для определения структуры околошовного участка ЗТВ углеродистых и низколегированных сталей

Химический состав стали диаграммой учитывается с помощью эквивалента углерода:

.

Диаграмма рассчитана на следующие концентрации легирующих элементов в стали, %: С  0,45; Mn  1,80; Si  1,40; Ni  2,0; Mo  0,40;

V  0,12; Cr  2,0. Скорость охлаждения определялась при температурах 873-773 К. На диаграмме выделены три структурные области: ферритно-перлитная Ф + П, область Пр промежуточного превращения (феррит + перлит + бейнит + мартенсит, феррит + бейнит + мартенсит или бейнит + мартенсит) и мартенситная М. Поскольку в области Пр всегда существует мартенсит, то она разделена на 2 участка: М  50 % и М  50 %. Граница между этими участками показана в виде узкой зоны, для которой можно считать М = 50 %. Приведенная диаграмма дает лишь качественное представление о структуре околошовного участка, тем не менее ею удобно пользоваться при разработке технологических процессов сварки.

Экспериментальное определение количества структурных составляющих околошовного участка конкретной марки стали с построением диаграмм является самым точным, но и самым трудоемким способом. Поэтому, применительно к низколегированным сталям разработаны расчетные методы определения количества структурных составляющих в околошовном участке ЗТВ. Эти методы следует считать ориентировочными, поскольку они не в состоянии учесть металлургические особенности выплавки отдельных марок сталей и тонкости высокотемпературного превращения аустенита при сварочном нагреве.

Для определения количества мартенсита М и ферритно-перлитной смеси ФП пользуются уравнениями:

, % (2.1)

, % (2.2)

где  - скорость охлаждения в интервале температур 873-773 К, град/с;

К_М, К_ФП, n_м , n _фп, - расчетные коэффициенты, определяемые по выражениям:

; (2.3)

; (2.4)

; (2.5)

; (2.6)

где _м1, _м2 – критические скорости охлаждения, соответствующие образованию 5 и 90 % мартенсита;

_фп1, _фп2 – критические скорости охлаждения, соответствующие образованию 5 и 100 % ферритно-перлита;

(2.7)

(2.8)

(2.9)

(2.10)

Для (2.7) и (2.8) эквивалент углерода определяется следующим образом:

(2.11)

При образовании мартенситных структур всегда наблюдается остаточное содержание аустенита. Оно невелико и может быть принято равным 5 %. Тогда содержание бейнита в околошовном участке, %:

Б = 100 – (М + 5).

При ферритно-перлитной структуре содержание бейнита определится как дополнение до 100 %.

Температуры начала Т_мн и конца Т_мк мартенситного превращения для легированных сталей приблизительно могут быть найдены по регрессионным уравнениям:

Т_М.Н = 804,50 – 313,13 С – 89,71 Mn – 44,69 Si∙Ni – 680,88 C∙ V –

– 5,37 Cr² + 30,50 Mn² + 15,01 Cr; (2.12)

R = 0,859;

Т_М.К = 678,18 – 1224,86 С – 120,28 Ni – 51,63 Mn² – 17,96  MnMo –

– 67,42 CrV – 304,52 SiCr + 590,89 CCr + 65,16 MnNi +55,26 Si +

+ 492,0 CMn + 88,57 Si Ni + 6,81 Ni²; (2.13)

R = 0,801